آیا واقعا تراشه محاسبات کوانتومی گوگل، بیت کوین را نابود می‌کند؟
اعلام اخیر «سوندار پیچای» مدیرعامل گوگل، درباره تراشه محاسبات کوانتومی جدید این شرکت با نام «ویلو»(Willow) موج‌هایی در جامعه سرمایه‌گذاران بیت‌کوین ایجاد کرده؛ موضوعی که به حربه‌ای در دست منتقدان بیت‌کوین تبدیل شده‌است.
شرکت Geiger Capital با انتشار توییتی که به سرعت در فضای مجازی پخش شد به شوخی اعلام کرد: «بیت‌کوین مرده است.» اما بسیاری از منتقدان بیت‌کوین از این فرصت برای بدگویی در مورد آن استفاده کردند.
محاسبات کوانتومی و ترس نابودی بیت‌کوین؛ رویا یا واقعیت؟
هر چند سال یک بار، شاید به دلیل اعلام‌های متوالی گوگل درباره چیپ‌های جدیدش، ترس از محاسبات کوانتومی و اثر آن بر بیت کوین در چرخه خبری داغ می‌شود. اما آیا این ترس‌ها واقعا موجه هستند؟ آیا بیت‌کوین به‌طور جدی در خطر نابودی توسط کامپیوترهای کوانتومی قرار دارد؟
در این مقاله از وبسایت forbes، با صرافی ارز دیجیتال او ام پی فینکس همراه باشید تا ابتدا با اصول اولیه محاسبات کوانتومی آشنا شده و سپس، نحوه طراحی رمزنگاری بیت‌کوین را بررسی کنیم. در نهایت اثبات می‌کنیم که چرا محاسبات کوانتومی هنوز تهدیدی واقعی محسوب نمی‌شوند. همچنین، نحوه پیشرفت رمزنگاری بیت‌کوین در صورت نیاز را بررسی می‌کنیم تا این نگرانی‌ها را در چشم‌انداز درست قرار دهیم.
آشنایی با محاسبات کوانتومی
محاسبات کوانتومی یک رویکرد انقلابی برای حل مسائل ریاضی است. برخلاف کامپیوترهای کلاسیک که از بیت‌ها (۰ و ۱) استفاده می‌کنند، کامپیوترهای کوانتومی از کیوبیت‌ها بهره می‌برند. کیوبیت‌ها می‌توانند در حالت ۰، ۱ یا هر دو شکل به‌صورت هم‌زمان وجود داشته باشند؛ پدیده‌ای که به آن برهم‌نهی (Superposition) گفته می‌شود. این ویژگی به کامپیوترهای کوانتومی امکان می‌دهد تا برخی محاسبات را به‌صورت نمایی سریع‌تر از کامپیوترهای سنتی انجام دهند.
کامپیوترهای کوانتومی همچنین از درهم‌تنیدگی (Entanglement) بهره می‌برند؛ پدیده‌ای که در آن، حالت یک کیوبیت به‌طور مستقیم با حالت کیوبیت دیگر مرتبط است. این دستگاه‌ها از الگوریتم‌های کوانتومی پیشین مانند الگوریتم‌های شور (Shor’s) و گروور (Grover’s) استفاده می‌کنند تا مسائل ریاضی را حل کنند که در تئوری، حل آن‌ها توسط کامپیوترهای کلاسیک میلیاردها سال طول می‌کشد.
اما یک نکته مهم وجود دارد و آن اینکه ماشین‌های کوانتومی فعلی با خطاهای بسیاری همراه هستند. به عنوان مثال، به شرایط بسیار سختی مانند دمای نزدیک به صفر مطلق نیاز دارند و هنوز به مقیاسی نرسیده‌اند که بتوانند با سیستم‌های رمزنگاری واقعی، مانند رمزنگاری کلید عمومی یا بیت‌کوین، مقابله کنند.
رمزنگاری بیت‌کوین و تهدید کوانتومی
بیت‌کوین از الگوریتم رمزنگاری SHA-256 استفاده می‌کند که امنیت فرآیند استخراج به روش اثبات کار (Proof-of-Work)، بلاک‌چین و کیف پول‌های مدرن آن را تضمین می‌کند. این رمزنگاری بیت‌کوین را به شدت در برابر حملات رایج کامپیوتری، مانند بازنویسی تاریخچه یا شکستن کلیدهای خصوصی برای سرقت وجوه، مقاوم می‌کند.
به‌عنوان مثال، انجام عملیات Brute Force برای شکستن یک کلید خصوصی بیت‌کوین به ۲^۲۵۶ عملیات نیاز دارد؛ این عدد چنان بزرگ است که عملا غیرممکن به‌حساب می‌آید.
رایانه‌های کوانتومی به‌صورت تئوری می‌توانند با استفاده از الگوریتم گروور (Grover’s algorithm) تعداد عملیات موردنیاز برای شکستن SHA-256 را به ۲^۱۲۸ کاهش دهند و این مسئله را از لحاظ نظری، کمی قابل‌دسترسی‌تر کنند. اما این همچنان نیازمند منابع محاسباتی در مقیاسی است که بشریت هنوز فاصله زیادی با آن دارد.
برای مثال، دانشگاه ساسکس تخمین می‌زند که شکستن الگوریتم SHA-۲۵۶ در یک بازه زمانی عملی به ۱۳ تا ۳۱۷ میلیون کیوبیت نیاز دارد که بسته به سرعت مطلوب عملیات متفاوت است. در مقایسه، تراشه ویلو گوگل تنها دارای ۱۰۵ کیوبیت است.
علاوه بر این، توسعه‌دهندگان بیت‌کوین از همان ابتدا از تهدیدات احتمالی کوانتومی آگاه بوده‌اند. خالق بیت‌کوین، ساتوشیناکاموتو، در سال ۲۰۱۰ به این تهدید اشاره کرد و صفحه مربوط به محاسبات کوانتومی در ویکیبیت‌کوین در سال ۲۰۱۶ ایجاد شد. بهترین شیوه‌های امنیتی بیت‌کوین نیز با در نظر گرفتن چنین حملاتی طراحی شده‌اند.
به‌عنوان یک استاندارد، آدرس‌های کیف پول فقط یک‌بار استفاده می‌شوند که این کار میزان مواجهه با تهدیدات را به حداقل می‌رساند. کلیدهای عمومی و امضاهای مرتبط تنها زمانی افشا می‌شوند که یک تراکنش ارسال شود و پیش از تایید آن، این اطلاعات منتشر می‌شود. این امر به یک مهاجم کوانتومی تنها یک بازه زمانی کوتاه برای شکستن کلید و دسترسی به دارایی‌ها می‌دهد، چراکه پس از تایید تراکنش، وجوه به کلید جدیدی در بلوک بعدی منتقل می‌شوند.
ترس از تراشه کوانتومی در برابر واقعیت
یک فیزیکدان مطرح به نام «سابینه هوسنفیلدر» (Sabine Hossenfelder) ادعاهای گوگل درباره «برتری کوانتومی» را اغراق‌آمیز توصیف کرده‌است. او اشاره کرد که ادعاهای مشابه در سال ۲۰۱۹، مربوط به یک تراشه ۵۰ کیوبیتی، به سرعت توسط IBM مورد انتقاد قرار گرفت و بعدا روی کامپیوترهای معمولی در بازه زمانی مشابه شبیه‌سازی شد. به گفته او، در حالی که معرفی تراشه ویلو از نظر علمی چشمگیر است اما تاثیرات آن بر زندگی روزمره صفر است.
«گیل کالای» (Gil Kalai)، ریاضی‌دان و دانشمند علوم کامپیوتر نیز دیدگاه مشابهی دارد. او در روز معرفی Willow در یک پست وبلاگی هشدار داد که: «ادعاهای گوگل باید با احتیاط مورد بررسی قرار گیرد، به ویژه آن‌هایی که از ماهیتی غیرعادی برخوردارند. این ادعاها ممکن است ناشی از خطاهای روش‌شناختی جدی باشند و بیشتر انتظارات پژوهشگران را نشان دهند تا واقعیت علمی و عینی».
با توجه به اکثر معیارها، محاسبات کوانتومی هنوز در مراحل اولیه خود قرار دارد. پیشرفت‌هایی مانند تراشه ویلو گوگل، فاصله بسیاری با توانایی شکستن۲۵۶ SHA-یا به خطر انداختن شبکه بیت‌کوین دارند. مدت‌ها قبل از رسیدن به چنین مرحله‌ای، سایر سیستم‌های رمزنگاری مانند RSA و ECC که به طور گسترده در خدمات مالی، پیام‌رسانی امن و موارد نظامی استفاده می‌شوند، احتمالا به دلیل آسیب‌پذیری بیشتر در برابر حملات کوانتومی، دچار مشکل خواهند شد. این بدان معناست که بیت‌کوین از بسیاری از سیستم‌های سنتی امروزی امنیت بیشتری دارد.
علاوه بر این، نیازهای انرژی و هزینه‌های عملیات محاسبات کوانتومی در مقیاس بزرگ، در ابتدا بسیار پرهزینه خواهد بود. بنابراین، استفاده از آن تنها محدود به دولت‌ها یا شرکت‌های بزرگ خواهد شد. این نهادها نیز انگیزه‌های زیادی برای جلوگیری از بی‌ثبات‌سازی بازارها و استفاده مخرب از محاسبات کوانتومی دارند.
علاوه بر این، اگر محاسبات کوانتومی تهدیدی مهم برای بیت‌کوین بود، این موضوع تاکنون در قیمت بازار آن منعکس می‌شد.
اولین کیوبیت‌های تجربی در سال ۱۹۹۸ معرفی شدند، یعنی یک دهه پیش از ظهور بیت‌کوین. این دوره طولانی توسعه، به بازارها زمان کافی داده است تا مسیر احتمالی پیشرفت محاسبات کوانتومی و تاثیرات آن بر امنیت بیت‌کوین را در قیمت‌گذاری لحاظ کنند. حتی طراحی بیت‌کوین نیز از همان ابتدا تحت تاثیر این موضوع قرار گرفته‌است.
بیت‌کوین در صورت نیاز می‌تواند تطبیق یابد
محاسبات کوانتومی نمایانگر یک مرز هیجان‌انگیز در فناوری است، اما هنوز فاصله زیادی با ایجاد تهدید جدی برای رمزنگاری بیت‌کوین دارد. حتی اگر محاسبات کوانتومی پیشرفت کند، بیت‌کوین پس از آنکه سایر سیستم‌های رمزنگاری با امنیت ضعیف‌تر مانند بانک‌ها و برنامه‌های نظامی، هدف حمله قرار گیرند، ممکن است آسیب‌پذیر شود.
از طرف دیگر، محاسبات کوانتومی هنوز مسیر زیادی برای پیشرفت در پیش دارد و با استناد به پیشرفت‌های ۵ سال اخیر، این نگرانی همچنان چندین دهه با ما فاصله دارد. در همین حال، بیت‌کوین از هم‌اکنون راه‌حل‌های اثبات‌شده‌ای دارد. طبیعت غیرمتمرکز آن امکان به‌روزرسانی پروتکل‌هایی را که برای مقابله با این آسیب‌پذیری‌ها لازم است، فراهم می‌کند. الگوریتم‌های مقاوم در برابر کوانتوم مانند امضاهای لامپورت و انواع آدرس‌های جدید از طریق سافت فورک‌ها، سال‌هاست که در این زمینه مورد بررسی قرار گرفته‌اند.
ادعاها و نگرانی‌های اخیر برای بیت‌کوین که پیرامون اعلام تراشه ویلو مطرح شده‌اند، بیشتر منعکس‌کننده مخالفت‌های منتقدان بیت کوین است تا نقصی در بیت‌کوین.
بنابراین به جرات می‌توان گفت که نه تنها بیت‌کوین نمی‌میرد، بلکه درست برعکس، با رمزنگاری قدرتمند موجود و مسیری شفاف برای مقاومت در برابر کوانتوم، می‌تواند بسیار انعطاف‌پذیرتر و آینده‌نگرتر از سایر فناوری‌هایی که ممکن است در برابر تهدید محاسبات کوانتومی آسیب‌پذیر باشند، عمل کند.
